El levantamiento de escarcha es una hinchazón del suelo hacia arriba debido a la formación de hielo durante las condiciones de congelación. Suele ocurrir cuando la temperatura de congelación penetra en el suelo y convierte la humedad presente en hielo, generando así un movimiento ascendente en el suelo.
El tamaño de la masa de hielo aumenta debido al suministro continuo de humedad a través de la acción capilar. El peso del suelo puede restringir la influencia del hielo y generar lentes de hielo. No obstante, los lentes de hielo pueden desplazar la capa de suelo hacia arriba.
El levantamiento de hielo inflige daños considerables a las carreteras, los canales, los cimientos y, posteriormente, a la superestructura. Para prevenir los efectos perjudiciales del levantamiento de escarcha, es necesario entender cómo funciona e identificar los elementos básicos que conducen a su aparición. Después de eso, se pueden establecer medidas adecuadas para prevenirlo.
¿Cómo funciona?
Cuando la temperatura de congelación penetra en el suelo, convierte la humedad del suelo en hielo. Cuando la humedad en la zona de congelación se solidifica, el agua de otras partes del suelo se desplaza hacia la zona de congelación a través de la acción capilar. Esto hace que aumente el tamaño de la masa de hielo. El peso del suelo y otros objetos situados por encima frenan el crecimiento del tamaño del hielo y, en consecuencia, se forman lentes de hielo.
Cuando la temperatura de congelación penetra más en el suelo, deja lentes de hielo. Estas lentes de hielo siguen creciendo hacia la zona que pierde temperatura que es hacia la superficie del suelo.
Las lentes de hielo son capaces de empujar la capa de suelo hacia arriba. Crean grietas en el suelo y causan daños en los cimientos y posteriormente en la superestructura. Se dice que, cuando la humedad se convierte en hielo, su tamaño aumenta un 9%.
El suelo de grano fino susceptible a las heladas, la humedad que suministra continuamente agua a los lentes de hielo y la temperatura de congelación son los elementos básicos de la acción del Frost Heave.
Cuando la temperatura desciende, el hielo se funde y la estructura baja de nuevo a su ubicación bajo su peso. Cuando se repite el proceso de congelación y descongelación, se deteriora gravemente y posiblemente se derrumba.
Efectos
- Destrucción de canales en época de heladas.
- Disminución de la capacidad de carga de la subrasante.
- Undulaciones y daños considerables en el pavimento
- Daños en cimientos y losas.
Prevención
Generalmente, las heladas pueden prevenirse eliminando uno de sus elementos básicos, que son el suelo de grano fino, la temperatura de las heladas y el agua. Hay varias medidas que pueden ser consideradas para evitar la congelación :
- Provisión de sistemas de prevención de la congelación, como el sistema de calefacción hidrónica.
- Extender los cimientos, como los pilares, por debajo de la línea de congelación.
- Proveer materiales de relleno, como la grava, alrededor de los cimientos para favorecer el drenaje del agua.
- Utilizar manguitos para evitar que el hielo se agarre al hormigón.
- Construir zapatas que soporten el movimiento ascendente.
- Para la construcción de carreteras, sustituir el suelo de grano fino susceptible a las heladas por suelo granular grueso.
- Utilizar un rompedor capilar para evitar el movimiento del agua hacia el frente de congelación y, en consecuencia, disminuir la influencia de las heladas.
- Estabilizar el suelo.
